Acustică

Acustica este ramura fizicii care studiaza producerea, propagarea si receptionarea sunetelor. Sunetele sunt unde elastice care produc senzatii auditive. Conditiile ce trebuie indeplinite pentru a fi receptionata o asemenea unda de catre un ascultator normal sunt: de a avea frecventa intre 16 Hz si 20000 Hz, durata de cel putin 0,06 secunde si o intensitate mai mare decat asa numitul prag auditiv (aproximativ 10-16 W/cm2 la 1000 Hz).

Acustica cuprinde de asemenea si studiul undelor mecanice in domeniul invecinat celui strict sonor si anume sub 16 Hz infrasunetele si peste 20000 Hz ultrasunetele.

Camp sonor

Campul sonor constituie regiunea din spatiu invecinata surselor sonore unde se propaga sunetele. Consideram surse sonore indepartate astfel incat undele sonore sunt unde plane. Ele pot fi atat transversale cat si longitudinale in fluide. Legea de miscare a fiecarui punct al campului atins de unda sonora (considerata armonica) este:

? = A sin(?t - kx).

Sa consideram propagarea undelor intr-un fluid. Undele longitudinale in gaze presupun comprimari si destinderi succesive realizate prin deplasarea oscilatorie a particulelor mediului pe directia de propagare a undei. In termenii unei presiuni acest fapt se traduce prin marirea si micsorarea presiunii statice locale a gazului. Astfel pentru a caracteriza fiecare punct al campului sonor definim presiunea acustica sau presiunea sonora ca diferenta dintre presiunea in punctul respectiv si valoarea presiunii in absenta undelor sonore.

Tinand seama de relatia de definitie a coeficientului de compresabilitate:

dp=-? .

Variatia finita de presiune datorita oscilatiilor ce determina variatia volumului V=dx . S cu dV=s . d? este data de relatia:

p= - ? = ? . A . k . cos(?t - kx).

Cu viteza de propagare a perturbatiei: v2 = si k = relatia devine:

p = v2?A cos(?t - kx) = v?A?cos(?t - kx) = ?vumaxcos(?t - kx) .

Presiunea sonora maxima are deci valoarea :

pmax = ?v?A = ?vumax .

Legatura intre intensitatea undei sonore:

I = ?vA2?2

si presiunea sonora maxima este:

I =

Presiunea sonora efectiva este:

= ?vA2?2<cos2(?t - kx)> =

p2eff = p2max

Si deci :

peff = .

Intensitatea undei acustice percepute depinde de amplitudine si frecventa; sunt percepute sunete ale caror oscilatii se fac cu amplitudine de 0,15 mm pentru sunete de 200 Hz si cu 0,00011 mm pentru sunete de 1050 Hz.

Intensitatea sonora se poate determina experimental cu discul lui Rayleight. El este alcatuit dintr-un disc de mica sau aluminiu, de diametru mic in raport cu lungimea de unda a sunetului, suspendat de un fir de cuart subtire astfel incat in absenta undelor sonore sa stea inclinat la 45o, fata de directia in care se propaga undele sonore. Undele sonore determina linii de curent care se indesesc la marginea placii. Scade presiunea statica in